DE3207398A1 - Ship propulsion plant with a main and an auxiliary propeller - Google Patents

Ship propulsion plant with a main and an auxiliary propeller

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Abstract

The invention deals with a ship propulsion plant which has a main propeller driven by a main engine and a tandem propeller. The overall propulsion efficiency and the rudder action are thereby improved. A portion of the total mechanical power of the main engine or a shaft-driven generator is fed via an electric wave to the three-phase motor of the tandem propeller so that, during starting or reversing as a function of the signal from the cruise control-signal generator, the shaft-driven generator is given a shock excitation until the three-phase motor is started or reversed and the excitation is regulated to U/f = constant. <IMAGE>

Description

Schiffspropulsionsanlage mit einem Haupt- und einem Zusatzpro-Ship propulsion system with a main and an additional pro-

peller" Die Erfindung betrifft eine Schiffspropulsionsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.peller "The invention relates to a ship propulsion system with the Features of the preamble of the main claim.

Die Energieeinsparung im Schiffsbetrieb beschränkt sich nicht nur auf die Haupt- und Hilfsmaschinen, es gibt auch seit Jahren Versuche, den Propulsionswirkungsgrad von Schiffspropellern zu verbessern. Ein Ansatz hierzu ist, die "Drallenergie" de.s aus dem Propeller austretenden Wasserstrahls für die Schubgewinnung nutzbar zu machen und den Gesamtpropellerwirkungsgrad, der bei 60 - 70 % liegt, zu erhöhen.The energy savings in ship operation are not just limited on the main and auxiliary machines, there have also been attempts to determine the propulsion efficiency for years of ship propellers. One approach to this is to use the "twist energy" de.s to make the water jet emerging from the propeller usable for the generation of thrust and to increase the overall propeller efficiency, which is 60-70%.

Aus den Entwicklungen ist ein sogenanntes Leitrad entstanden, das einen passiven Propeller darstellt, der als Kontrapropeller hinter dem Hauptpropeller angeordnet ist und durch entsprechende Auslegung je nach Schiffstyp einen Schubgewinn von ca.3 bis 18 % erbrachte (3 % für ein sehr völliges Schiff). Obwohl diese Ergebnisse bereits 10 Jahre zurückliegen, wurde lediglich das Forschungsschiff "Gauß" mit einem Leitrad ausgerüstet und es wurden gute Ergebnisse erzielt. (Vergl. Berichte der 10/69 und 22/71, Forschungszentrum des deutschen Schiffbaus") Obwohl die Brennstoffkosten stetig steigen, hat das Leitrad zur Energieeinsparung bisher keinen Eingang in den Schiffbau gefunden.A so-called guide wheel has emerged from the developments represents a passive propeller that acts as a counterpropeller behind the main propeller is arranged and, depending on the type of ship, a gain in thrust through appropriate design from about 3 to 18% (3% for a very complete ship). Although these results already 10 years ago, only the research ship "Gauß" was with a Equipped with idler and good results have been achieved. (See reports from 10/69 and 22/71, Research Center for German Shipbuilding ") Even though fuel costs are rising steadily, the stator for energy saving has so far found no entry into shipbuilding.

Da das Leitrad leichtgängig sein muß, ist ein Pendelrollenlager eingesetzt worden, das im Seewasser hinsichtlich der Wartung nicht unproblematisch ist. Die dicht hintereinander laufenden Propeller sind ferner nicht problemlos, da sie durch das Eindringen von Fremdkörpern (Stahltrosse, Eisschollen und Verunreinigungen) blockiert werden können.A spherical roller bearing is used as the idler wheel must run smoothly which is not unproblematic in terms of maintenance in seawater. the Propellers running close to one another are also not problem-free, as they are caused by the penetration of foreign bodies (steel cables, ice floes and impurities) can be blocked.

Es sind auch Aktivruder seit langem von der Klassifikationsgesellschaft und den Reedern akzeptiert worden. Sie dienten als Manövrierhilfen und wurden fast ausnahmslos vom elektrischen Fahrnetz gespeist.There are also active rudders from the classification society for a long time and accepted by the shipowners. They served as maneuvering aids and were almost all powered by the electrical network.

Durch die Einführung des Querstrahlruders sind sie mehr und mehr verdrängt worden. I)ie Aktivruder wurden außer als Manövrierhilfen auch als Tandemmotor mit bis 11 % der Gesamtleistung bei konstanter Drehzahl (Optimum 6)00 Imin) als Kontrapropeller eingesetzt.With the introduction of the transverse thruster, they are more and more displaced been. I) The active rudders were used not only as maneuvering aids but also as a tandem motor up to 11% of the total power at constant speed (optimum 6) 00 Imin) as a counter propeller used.

Durch Ausbildung des Unterwassermotors als Propulsionsbirne (Entwirbelung des Propellerstrahls), durch die positive Beeinflussung von Sog , Nachtstrom und Schubbelastungsgrad des Propellers durch das Aktivruder wurden ohne Optimierung von Leistungsanteil, Drehzahl, Anordnung, Durchmesser, Düsenausbildung und Steigung des Ruderpropellers eine Gesamt-Leistungfiersparnis von bis zu 2,5 % erbracht.By training the underwater motor as a propulsion bulb (de-turbulence of the propeller jet), due to the positive influence of suction, night power and Thrust load levels of the propeller by the active rudder were without optimization of power share, speed, arrangement, diameter, nozzle design and pitch of the rudder propeller resulted in a total power saving of up to 2.5%.

Ein Asynchron-Motor wurde dabei mit einem üblichen Widerstandsläufer ausgelegt, um hohe Anlaufmomente bei geringen Anfahrströmen zu haben, was einem schlechten Wirkungsgrad bei Nennbetrieb entspricht.An asynchronous motor was used with a conventional resistance rotor designed to have high starting torques with low starting currents, which is a corresponds to poor efficiency at nominal operation.

Das Aktivruder wurde fast ausschließlich bei Elektro-Motorschiffen eingesetzt, da die ßordnetzenergie nicht ausreichte.The active rudder was almost exclusively used in electric motor ships used because the on-board power supply was insufficient.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, eine Anlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die keinerlei Riickwirkung auf das Hauptantriebsystem, aber den Effekt des Schubgewinnes hat.The object underlying the invention is to be seen in a To create a system of the type mentioned at the beginning, which has no repercussions on the Main propulsion system, but has the effect of boosting thrust.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs l angegebenen Merkmale gelöst.This task is given by the characterizing part of claim l Features solved.

Weitere Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 2 und 3 enthalten. Weiterbildungen der Erfindlmg sind i.n den Unteranspriichen gekennzeichnet.Further solutions to this problem are contained in claims 2 and 3. Further developments of the invention are identified in the subclaims.

Die mit der Anlage nach der Erfindung erzielten Vorteile werden darin gesehen, daß der vordere Propeller entlastet wird und deren Kavitationsproblem verringert werden. Es ist zu erwarten, daß der Abstand beider Propeller bis auf den Propellerdurchmesser erweitert werden kann, da er dann den Strahlkontraktions-Konus iiberschreitet und nicht nur einen Schubgewinn aus den Drallverlusten erhält, sondern auch weitere Wassermassen erfaßt. Dabei soll der Propellerteil innerhalb des Konus als Turbine arbeiten, um die Strahlverluste auszunutzen, während der Propellerteil ausserhalb des Konus den Schub erzeugt (aktives Leitrad). Das Aktivruder wird bei diesem Abstand vom Hauptpropeller auch seine bisherige Aufgabe als Querstrahlruderersatz (Ruderwinkel bis 900) erfüllen können. Wird erreicht, daß das Aktivruder dauernd mit dem Hauptmotor mitläuft, bei einem guten Ubertragungswirkungsgrad, so kann es bei Ruderwinkeln von 350 bei ca. 60 %, von 300 bei 50 % seines Durchmessers vor dem Ruderschaft laufend an den Propeller herangebracht werden.The advantages achieved with the system according to the invention are therein seen that the front propeller is relieved and their cavitation problem is reduced will. It is to be expected that the distance between the two propellers will be up to the propeller diameter can be expanded, since it then exceeds the beam contraction cone and not only receives a gain in thrust from the swirl losses, but also more Water masses recorded. The propeller part is supposed to act as a turbine within the cone work to take advantage of the jet losses while the propeller part is outside of the cone generates the thrust (active diffuser). The active rudder becomes active at this distance from the main propeller to its previous role as a substitute for aileron (rudder angle up to 900). Is achieved that the active rudder is constantly with the main motor runs with a good transmission efficiency, so it can with rudder angles from 350 at approx. 60%, from 300 at 50% of its diameter running in front of the rudder stock brought up to the propeller.

Der optimale Abstand des Kontrapropellers im Hinblick auf opti durch malen Propulsionsgewinn muß berechnet bzw.'Modellpropulsionsversuche ermittelt werden.The optimal distance of the counter propeller in terms of opti through Paint propulsion gain must be calculated or model propulsion tests determined.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, exemplary embodiments according to the invention are shown.

Es zeigen Fig. 1 eine Anlage mit Aktivruder, Fig. 2 eine solche mit einem Ruderpropeller, Fig. 3 eine Anlage mit zusätzlichem Stromerzeugungsaggregat fiir evier- und Hafenfahrt, Fig. 4 eine Anlage zur Versorgung eines ieck- und eines Querstrahlantriebs, Fig. 5 eine Darstellung der auf das Schiff einwirkenden Längs-und Querkomponenten.1 shows a system with an active rudder, Fig. 2 one with a rudder propeller, FIG. 3 a system with an additional power generation unit fiir evier- und Hafenfahrt, Fig. 4 shows a system for supplying one corner and one Transverse thrust propulsion, FIG. 5 shows a representation of the longitudinal and axial forces acting on the ship Transverse components.

In Fig. 1 ist der hintere Teil eines Schiffes 1 mit einer Hauptmaschine 2 (Dieselmotor, Dampfturbine) dargestellt, an deren Stirnseite unmittelbar oder im Wellenstrang 3 mit dem Hauptpropeller 4 ein Synchronweliengenerator 5 vorgesehen ist. Die elektrische Leistung des Generators entspricht in etwa der Leistung des Motors des Ruderpropellers 6. Dieser wird über eine Leitung 7 und eine Sicherung 8 aus dem Generator 5 versorgt. Die Erregerwicklung 9 des Wellengenerators ist iiber einen Begrenzungsbaustein 10 und einen Wandler li an die Leitung 7 angekoppelt.In Fig. 1 the rear part of a ship 1 is with a main engine 2 (diesel engine, steam turbine) shown, on the front side directly or A synchronous shaft generator 5 is provided in the shaft train 3 with the main propeller 4 is. The electrical output of the generator roughly corresponds to the output of the Motor of the rudder propeller 6. This is via a line 7 and a fuse 8 supplied from the generator 5. The excitation winding 9 of the wave generator is over a limiting module 10 and a converter li are coupled to the line 7.

In Abhängigkeit des Fahrkommandos wird vor dem Anlassen "voraus" oder "zurück" der Hauptmaschine 2 der Generator 5 stoßerregt und der Ruderpropeller 6 immer synchron zum Hauptpropeller 4 angefahren, wobei nach Hochlauf eine U/f=Konst.-Regelung erfolgt (elektr.Welle).Depending on the travel command, "ahead" or "Back" of the main engine 2, the generator 5 is shock-excited and the rudder propeller 6 always started synchronously with the main propeller 4, whereby after start-up a U / f = constant control takes place (electrical shaft).

Es ist nur ein Kurzschlußschutz durch Sicherungen 8 und eine Überlast-Uberwachung durch den Begrenzerbaustein 10 vorzusehen, die im St;rungsfall den Generator 5 entregt. Die Drehzahl des Ruderpropellers 6 ist somit immer proportional und entgegengesetzt der des Hauptpropeilers 4. Es wird damit bei Teillast wie auch bei ickwärtsfahrt eine optimale Propulsionsverbesserung erzielt.There is only short-circuit protection through fuses 8 and overload monitoring to be provided by the limiter module 10, which de-energizes the generator 5 in the event of a fault. The speed of the rudder propeller 6 is therefore always proportional and opposite that of the main propeller 4. It is thus at part load as well as when moving backwards achieved an optimal propulsion improvement.

Es kann auch ein Schalter 12 in der Leitung 7 (gestrichel.t eingezeichnet) vorgesehen sein. Nach Starten der Hauptmaschine 2 und Fahrtaufnahme des Schiffes wird der frei laufende Asynchronmotor des Ruderpropellers 6 nach Stoßerregung des Generators 5 aus seiner Schleppdrehzahl nach Einlegen des Schalters 12 hochgefahren.There can also be a switch 12 in line 7 (shown in dashed lines) be provided. After starting the main engine 2 and starting the ship the free-running asynchronous motor of the rudder propeller 6 after shock excitation of the Generator 5 started up from its towing speed after inserting the switch 12.

In dem Beispiel nach Fig. 2 wird von der llauptmaschine 2 iiber ein Getriebe 13 die Welle 3 mit dem Hauptpropeller 4 und der Wellengenerator 5 angetrieben.In the example according to FIG. 2, the main machine 2 has a Gear 13 drives the shaft 3 with the main propeller 4 and the shaft generator 5.

Von dem Wellengenerator wird jiber eine Leitung 7 mit einem Schalter 14 ein normaler Synchronmotor 15 versorgt, der in V-Bauart iiber nicht dargestellte Winkelgetriebe einen IUIderpropeller 16 antreibt.The wave generator is connected via a line 7 with a switch 14 supplies a normal synchronous motor 15, which is in V-design via not shown Angular gear drives an IUIderpropeller 16.

Der Motor 15 und der Generator 5 werden vor dem Starten der Hauptmaschine 2 stoßerregt und der Schalter 14 hei Erreichen von ca.The engine 15 and the generator 5 are before starting the main engine 2 is shock-excited and switch 14 is reached when approx.

6 - 8 % UN in Abhängigkeit der Lage des Polradwinkels von Motor und Generator zugeschaltet, d.h., aufsynchronisiert und damit der iuderpropeller 16 hochgefahren.6 - 8% UN depending on the position of the rotor angle of the motor and The generator is switched on, i.e. synchronized, and thus the extruder propeller 16 booted.

Rir das Umsteuern beim Notstopp bleibt der Schalter 14 geschlossen (bei Stoßerregung beider Maschinen) - alternativ wird der Schalter bei kleiner Vorausdrehzahl geöffnet und in Abhängigkeit der Polradwinkel bei Generatordrehzahl ca. - 6 % wieder geschlossen.The switch 14 remains closed for reversing in the event of an emergency stop (with shock excitation of both machines) - alternatively, the switch is activated at a low advance speed opened and depending on the rotor angle at generator speed approx. - 6% again closed.

Diese Lösung ist auch zum Starten (Fig.1) nach dem Schleppverfahren der Asynchronvariante durchführbar. Dabei ist das Zuschalten bei näherer Drehzahl des Ruderpropellers (Schleppdrehzahl) auch in Abhängigkeit der Polradwinkellage mit Stoßerregung durchzuführen.This solution is also for starting (Fig. 1) after the towing method the asynchronous variant feasible. It is switched on at a closer speed of the rudder propeller (towing speed) also depending on the rotor angle position to be carried out with shock excitation.

In Revier- und Hafenfahrt ist die verfügbare Bordnetzleistung durch zusätzliche Aggregate vergrößert. In Fig. 3 ist hierfür das Bordaggregat 17 vorgesehen, das über einem Schalter 18 des Bordnetz 19 speist. Bei Ausfall der llauptmaschine und gefährlichem Seegang (Sturm) ist durch den aktiven Ruderpropeller 6 durch Speisung über einen Frequenzumsetzer 20 vom Bordnetz 19 aus die Möglichkeit gegeben, daß Schiff in eine ungefährliche Lage gegen die See zu manövrieren.The available on-board power supply is through when cruising through the area and in port additional aggregates enlarged. In Fig. 3, the on-board unit 17 is provided for this purpose, which feeds via a switch 18 of the vehicle electrical system 19. If the main engine fails and dangerous swell (storm) is through the active rudder propeller 6 by feeding Given the possibility via a frequency converter 20 from the vehicle electrical system 19 that Maneuver ship into a safe position against the sea.

Bei langsam laufender oder stehender iiauptmaschine 2 ist der Frequenzumsetzer 20 einsetzbar, der fiir eine Teilleistung des Ruder- propellers 6 ausgelegt ist und vom Bordnetz iiber einen weiteren Schalter 21 und einen Umschalter 22 (obere Stellung) gespeist wird, während der Wellengenerator 5 mittels Schalter 23 ahgeschaltet ist.When the main machine 2 is running slowly or at a standstill, the frequency converter is 20 can be used, which for a partial performance of the rowing propellers 6 is designed and from the vehicle electrical system via a further switch 21 and a changeover switch 22 (upper position) is fed, while the wave generator 5 by means of a switch 23 is switched on.

Damit kann ein weiteres Querstrahlruder des Schiffes entfallen.This means that another transverse thruster of the ship can be omitted.

Ist bereits ein frequenzentkoppelter Wellengenerator für die Bordnetzversorgung vorhanden, so ist eine dauernde Bordnetzversorgung von der Hauptmaschine 2 möglich, wenn eine Schaltkupplung den Hauptpropeller 4 abgetrennt.Is already a frequency-decoupled shaft generator for the on-board power supply available, a permanent on-board power supply from the main engine 2 is possible, when a clutch disconnects the main propeller 4.

Damit ein Schiff frei von fremden Manövrierhilfen Imd von Pier zu Pier mit Wellengenerator-Bordnetzversorgung fahren und einen Bordnetzdiesel einsparen kann, ist eine mögliche Variante gemäß Fig. 4 einsetzbar. Im normalen Betrieb treibt die Hauptmaschine' 2 die Welle 3 mit dem Wellengenerator 5 und über eine Schaltkupplung 24 den Hauptpropeller 4. Ein weiterer Wellengenerator 25 auf einer Welle 26 speist über einen Frequenzwandler 27 das Bordnetz 19, das im Hafenbetrieb von einem Bordnetzaggregat 17 über den Schalter 18 versorgt wird. Der Wellengenerator 5 ist ferner zur direkten Speisung des Antriebsmotors des Ruderpropellers fi über Umschalter 22 (untere Stellung) vorgesehen.So that a ship is free of foreign maneuvering aids imd from pier to Drive a pier with a wave generator on-board power supply and save a diesel on-board power supply can, a possible variant according to FIG. 4 can be used. Drifts in normal operation the main engine '2 the shaft 3 with the shaft generator 5 and a clutch 24 feeds the main propeller 4. Another shaft generator 25 on a shaft 26 Via a frequency converter 27, the on-board network 19, which is supplied by an on-board network unit in port operations 17 is supplied via the switch 18. The wave generator 5 is also for direct Supply of the drive motor of the rudder propeller fi via switch 22 (lower position) intended.

Im Revier und im Hafen wird die Kupplung 24 geöffnet, der Umschalter 22 in die obere Stellung gelegt, sodaß der Wellengenerator 5 über einen Frequenzumsetzer 2R den Motor des Ruderpropellers 6 versorgt.In the area and in the port, the coupling 24 is opened, the switch 22 placed in the upper position, so that the wave generator 5 via a frequency converter 2R supplies the motor of the rudder propeller 6.

Mit diesem Frequenzumwandler, der fiir die Ruderleistung (z.B. 20 96 PN) ausgelegt ist, kann der Synchronwellengenerator 5 bei Nenndrehzahl den iderpropeller 6 mit der erforderlichen Geschwindigkeit (z.B. hier 56 % vN) antreiben. Durch Schließen eines weiteren Schalters 2!) kann zum selbständigen Manövrieren parallel iiber einen weiteren Frequenzwandler z() ein Bugstrahlruder 31 betrieben werden.With this frequency converter for the rudder power (e.g. 20 96 PN) is designed, the synchronous shaft generator 5 can iderpropeller at the rated speed 6 at the required speed (e.g. here 56% vN). By closing another switch 2!) can be used for independent maneuvering in parallel via a further frequency converter z () a bow thruster 31 can be operated.

Der Frequenzwandler 28 kann auch ggf. zum Starten des Ruderpropellers 6 bei ca. 50 % Drehzahl benutzt werden, indem man anschließend den Generator 5 zusynchronisiert.The frequency converter 28 can also be used, if necessary, to start the rudder propeller 6 can be used at approx. 50% speed by subsequently synchronizing the generator 5.

Wird ein Verstellpropeller als flauptpropeller verwendet, kann auch das Anfahren und Umsteuern des Ruderpropellers durch einem Frequenzwandler erfolgen, wobei die Sollsteigung des Hauptpropellers als Signal für die l)rehrichtungsumlcehr des Ruderpropellers dient.If a controllable pitch propeller is used as a down propeller, can also the rudder propeller is started up and reversed by means of a frequency converter, where the nominal pitch of the main propeller as a signal for the l) reversal of the direction of rotation the rudder propeller is used.

Es ist auch möglich als Antriebsmotor fiir den Ruderpropeller einen Gleichstrommotor einzusetzen. Hierflir können zum Anfahren und zur Drehzahlregelung gesteuerte Gleichrichter in Anwendung kommen. Denkbar wäre auch1 Dioden zu verwenden und die Synchronwellengeneratoren -mit einer Spannungsregelung auszurüsten.It is also possible to use a drive motor for the rudder propeller Use a DC motor. This can be used for starting up and for speed control controlled rectifiers come into use. It would also be conceivable to use 1 diodes and to equip the synchronous wave generators with voltage regulation.

Als Ruderpropeller kommen die unterschiedlichsten Varianten infrage, die vom Fahrprofil und -typ des Schiffes abhängen: Propeller mit oder ohne Ringdiise im Ruderblatt, vor oder hinter dem Ruderschaft oder vor dem Ruderblatt; Propeller in der Ruderdüse fest oder beweglich mit Diise; mit oder ohne anhangeaden Ruderblatt; Propeller in separatem Steg fest zwischen Hauptpropeller und Ruder.The most diverse variants are possible as rudder propellers, which depend on the driving profile and type of the ship: propellers with or without a ring nozzle in the rudder blade, in front of or behind the rudder stock or in front of the rudder blade; propeller fixed or movable in the rudder nozzle with nozzle; with or without attached rudder blade; Propeller in a separate bridge between the main propeller and rudder.

Eine allgemeine Lösung für gewöhnliche Seeschiffe sollte im Hinblick auf Energieeinsparung und Ruderwirkung-Verbesserung im Schleppkanal erprobt werden.A general solution for ordinary ocean-going vessels should be in view to save energy and improve the rudder effect in the tow channel.

Fs ist bekannt, daß Kontrapropeller bei. Tropedos eine Erhöhung des Propulsionswirkungsgrades ebenso erbringen wie das eingangs erwähnte Leitrad. Bei der "Gaus" wurde ein Leistungsgewinn (Leitrad) von ca.It is known that counterpropellers are involved in. Tropedos an increase in the Provide propulsion efficiency as well as the stator mentioned at the beginning. at the "Gaus" was a performance gain (idler) of approx.

10 % erreicht. 10% achieved.

Ausgehend von einem optimistischen 10 % PN-Gewinn, bei einer Tandempropeller-Leistungs-Verteilung von 80 ;20 %, ergibt sich nach Fig. l als Anlagenverlust 0,2 x [ 1- #M) + (1-#G)] = 0,2 [(1-0.93) + (1-0.9)]#0.02# 2 % Damit ergibt sich eine Gesamteinsparung von 8 %. Bei einer Anlage nach Fig. 2 ist die Einsparung ca. 8,3 %.Assuming an optimistic 10% PN gain, with a tandem propeller power distribution of 80; 20%, according to Fig. 1, the system loss is 0.2 x [1- #M) + (1- # G)] = 0.2 [(1-0.93) + (1-0.9)] # 0.02 # 2% This results in a total saving of 8th %. With a plant according to Fig. 2 the saving is approx. 8.3%.

Bei einem pessimistischen 5 96 Gewinn und einer Leistungsaufteilung von 90 % : 10 % ergibt sich: A Verluste: 0,1 x 0,1 = 1 96 Leistungseinsparung = 4,0 96 Wird die Energiebilanz betrachtet, die durch die verbesserte Ruderwirkung beeinflußt wird, so sind zwei Phänomene zu unterscheiden: a) Durch die Entwicklung des Propellerstrahls wird der Auftrieb des Ruderblattes erhöht und bei kleineren Ausschlägen des Ruders gleiche und schnellere Wirkung auf das gierende Schiff erreicht und der Ruderwiderstand vermindert, b) Durch dem relativ großen Schub S im Ruder tritt bei Ruderlage eine Querkomponente auf Q = S sind α, während die Längskomponente (in Schiffslängsrichtung) L = S COSd kaum geringer wird als der Schub S (α = wenige ttrad). In Fig. 5 sind diese Verhältnisse dargestellt.With a pessimistic 5 96 profit and a power sharing 90%: 10% results in: A Losses: 0.1 x 0.1 = 1 96 power savings = 4.0 96 If the energy balance is considered, due to the improved rudder effect is influenced, two phenomena are to be distinguished: a) By development of the propeller jet, the lift of the rudder blade is increased and with smaller ones Deflections of the rudder achieved the same and faster effect on the yawing ship and the rudder resistance is reduced, b) Due to the relatively large thrust S in the rudder if a transverse component occurs in the rudder position, Q = S are α, while the longitudinal component (in the longitudinal direction of the ship) L = S COSd is hardly less than the thrust S (α = few ttrad). In Fig. 5 these relationships are shown.

Die Querkomponente wirkt um den Drehpunkt Dr mit großem Hebelarm H und erzeugt ein zusätzliches erhebliches Drehmoment ( H x Q ).The transverse component acts around the pivot point Dr with a large lever arm H. and generates an additional significant torque (H x Q).

Die Kurshaltung, die bisher bei Seegang nur durch erhebliche Ruderwinkel bei deutlich großem Gierwinkel des Schiffes erfolgte, wird wesentlich verbessert und die Widerstandserhöhung des Schiffes durch die Schräganstrbmung des i?uderblattes kann bei dauerndem Tandembetrieb verbessert werden.The course that was previously only achieved in rough seas due to considerable rudder angles when the ship's yaw angle is significantly large, this is significantly improved and the increase in resistance of the ship due to the inclined flow of the ouder blade can be improved with continuous tandem operation.

Hinzu kommt eine wesentliche Manxivrierverbesserung bei kleinen Propel lerdrehzahlen "voraus" und "zuriiclc".In addition, there is a significant improvement in the handling of small propels speed "ahead" and "backward".

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Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE 1.Schiffs-Propulsionsanlage, die von einer Hauptmaschine, vorzugsweise einem Dieselmotor oder einer Gas- oder Dampfturbine angetrieben wird und aus einem Hauptpropeller und einem fest installierten Tandempropeller zwischen Hauptpropeller und Ruder oder aus einem Hauptpropeller und einem Ruderpropeller besteht, der als Aktivruder mit oder ohne Düse oder aus einem schwenkbaren Propeller mit oder ohne Getriebegondel ausgeführt ist und zur Verbesserung des Gesamtpropulsionswirkungsgrades und der Ruderwirkung dauernd als Kontrapropeller mitläuft, dadurch gekennzeichnet, daß von einem an der Stirnseite der Hauptmaschine (2) im Wellenstrang (3) angeordneten Synchrongenerator (5) ein Teil der mechanischen Gesamtleistung abgenommen und über eine elektrische Welle einem Drehstrommotor zugeführt wird, der den Tandempropeller (6, 16) antreibt, daß beim Starten oder Umsteuern, abgeleitet vom Fahrtkommandogeber-Signal, der Generator (5) Stoßerregung erhält bis der Drehstrommotor gestartet oder umgesteuert ist und die Erregung auf U/f =konst geregelt wird.PATENT CLAIMS 1. Ship propulsion system operated by a main engine, is preferably driven by a diesel engine or a gas or steam turbine and a main propeller and a permanently installed tandem propeller between Main propeller and rudder or from a main propeller and a rudder propeller consists of an active rudder with or without a nozzle or a swiveling propeller is designed with or without a gear pod and to improve the overall propulsion efficiency and the rudder action continuously runs as a counter-propeller, characterized in that that arranged by one on the front side of the main machine (2) in the shaft train (3) Synchronous generator (5) removed part of the overall mechanical power and over an electric shaft is fed to a three-phase motor that drives the tandem propeller (6, 16) drives that when starting or reversing, derived from the travel command transmitter signal, the generator (5) receives shock excitation until the three-phase motor is started or reversed and the excitation is regulated to U / f = const. 2. Schiffs-Propulsionsanlage, die von einer Hauptmaschine, vorzugsweise einem Dieselmotor oder einer Gas- oder Dampfturbine angetrieben wird und aus einem Hauptpropeller und einem fest installierten Tandempropeller zwischen Hauptpropeller und Ruder oder aus einem Hauptpropeller und einem Ruderpropeller besteht, der als Aktivruder mit oder ohne Düse oder aus einem schwenkbaren Propeller mit oder ohne Getriebegondel ausgeführt ist und zur Verbesserung des Gesamtpropulsionswirkungsgrades und der Ruderwirkung dauernd als Kontrapropeller mitläuft, dadurch gekennzeichnet, daß von einem an der Stirnseite der Hauptmaschine (2) oder m Wellenstrang (3) angeordneten Synchrongenerator (5) ein Teil der mechanischen Gesamtleistung abgenommen und über eine elektrische Welle einem Drehstrommotor zugeführt wird, der den Tandempropeller (6, 16) antreibt, daß beim Starten oder Umsteuern der Anlaufvorgang des Motors nach Aufnahme der Schiffsfahrt durch den liauptpropeller und nach Erreichen der Schleppdrehzahl des Tandempropellers durch eine Stoßerregung des Generators der Motor auf die Betriebsdrehzahl gefahren wird.2. Ship propulsion system, powered by a main engine, preferably a diesel engine or a gas or steam turbine is driven and from a Main propeller and a permanently installed tandem propeller between the main propeller and rudder or consists of a main propeller and a rudder propeller, which as Active rudder with or without a nozzle or from a pivoting propeller with or without Gear pod is executed and to improve the overall propulsion efficiency and the rudder action continuously runs as a counter-propeller, characterized in that that arranged by one on the front side of the main machine (2) or m shaft train (3) Synchronous generator (5) removed part of the overall mechanical power and over an electric shaft is fed to a three-phase motor that drives the tandem propeller (6, 16) drives that the starting process of the motor after starting or reversing Start of the ship journey by the main propeller and after reaching the towing speed of the tandem propeller by a shock excitation of the generator the engine to the operating speed is driven. 3. Schiffs-Propulsionsanlage, die von einer Xlauptmaschine, vorzugsweise einem Dieselmotor oder einer Gas- oder Dampfturbine angetrieben wird und aus einem Hauptpropeller und einem fest installierten Tandempropeller zwischen Hauptpropeller und Ruder oder aus einem Hauptpropeller und einem Ruderpropeller besteht, der als Aktivruder mit oder ohne Düse oder aus einem schwenkbaren Propeller mit oder ohne Getriebegondel ausgeführt ist und zur Verbesserung des Gesamtpropulsionswirkungsgrades und der Ruderwirkung dauernd als Kontrapropeller mitläuft, dadurch gekennzeichnet, daß von einem an der Stirnseite der Hauptmaschine (2) oder im Wellenstrang (3) angeordneten Svnchrongenerator (5) ein Teil der mechanischen Gesamtleistung abgenommen und über eine elektrische Welle einem Drehstrommotor zugeführt wird, der den Tandempropeller (6, 16) antreibt, daß beim Starten oder Umsteuern ein Teil-Leistungs-requenzumsetzer (20) den Motor nach erreichen einer vorgegehenen lahrtstufe des Haupt- propellers (4) hochfährt und dann der Motor direkt auf den Generator (3) synchronisiert bzw. geschaltet wird.3. Ship propulsion system, powered by an engine, preferably a diesel engine or a gas or steam turbine is driven and from a Main propeller and a permanently installed tandem propeller between the main propeller and rudder or consists of a main propeller and a rudder propeller, which as Active rudder with or without a nozzle or from a pivoting propeller with or without Gear pod is executed and to improve the overall propulsion efficiency and the rudder action continuously runs as a counter-propeller, characterized in that that of one arranged on the front side of the main machine (2) or in the shaft train (3) Synchronizer (5) has taken part of the overall mechanical power and over an electric shaft is fed to a three-phase motor that drives the tandem propeller (6, 16) drives that when starting or reversing a partial power frequency converter (20) the engine after reaching a previous speed level of the main propellers (4) starts up and then the motor is synchronized or synchronized directly with the generator (3). is switched. 4. Schiffs-Propulsionsanlage, nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (7) für die elektrische Welle durch Sicherungen (8) gegen Kurzschluß geschützt ist und bei Überlastung ein Stromwächter die Generatorentregung einleitet.4. Ship propulsion system according to claim 2 or 3, characterized in that that the cable (7) for the electric shaft by fuses (8) against short circuit is protected and a current monitor initiates the generator de-excitation in the event of an overload. 5. Schiffs-Propulsionsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung eines Synchronmotors (15) über dem Ruderschaft, die Zuschaltung und das Synchronisieren beim Umsteuern bei einer Minimaldrehzahl ( O<h<7 °») und abhängig von der Relativlage der Polradlage von Motor (15) und Generator (5) erfolgt.5. Ship propulsion system according to claim 1, 2 or 3 and 4, characterized characterized in that when a synchronous motor (15) is arranged above the rudder stock, the connection and synchronization when reversing at a minimum speed (O <h <7 ° ») and depending on the relative position of the pole wheel position of the motor (15) and generator (5) takes place. 6. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tandempropeller so angeordnet und im Durchmesser ausgelegt ist, daß er iiber den Strahlkontraktionskegel des liauptpropellers (4) hinausragt und als aktives Leitrad arbeitet.6. Ship propulsion system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the tandem propeller is arranged and designed in diameter is that it protrudes beyond the jet contraction cone of the main propeller (4) and works as an active guide wheel. 7. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfahrfrequenzumrichter bei Manövrierbetrieb dauernd eingeschaltet bleibt und das Aktivruder um 900 schwenkbar ist.7. Ship propulsion system according to one of claims 3 to 6, characterized characterized in that the starting frequency converter is switched on continuously during maneuvering operation remains and the active rudder can be swiveled by 900. 8. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Revierfahrt oder bei Ausfall der Hauptmaschine (2) die Speisung des Aktivruders (6) durch Umschaltung über einen Frequenzumrichter (20) vom Bordnetz (19) aus erfolgt.8. Ship propulsion system according to one of claims 3 to 6, characterized characterized that when driving through the area or when the main engine (2) fails, the supply of the active rudder (6) by switching over a frequency converter (20) from the on-board network (19) takes place. 9. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Anspriiche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Iiauptprope0 1er (4) durch eine Schaltkupplung (24) abgetrennt wird und daß die Hauptmaschine (2) dauernd das Bordnetz (19) über einen Wellengenerator (26) mit Frequenzumsetzer (27) und das Aktivruder (6) allein direkt oder über einen Frequenzumsetzer (28) betreibt.9. Ship propulsion system according to one of claims 3 to 6, thereby characterized in that the Iiauptprope0 1er (4) separated by a clutch (24) and that the main machine (2) continuously connects the electrical system (19) via a wave generator (26) with frequency converter (27) and the active rudder (6) alone directly or via one Frequency converter (28) operates. 10. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Wellengenerator (5) mit Frequenzumsetzer das Bordnetz dauernd speist, im Ueber aber nach Abschalten des llauptpropellers (4) von der Hauptmaschine (2) durch eine Schaltkupplung (24) den Ruderpropeller (6) und ggf. die Bugstrahlruder (31) dauernd mitspeist.10. Ship propulsion system according to one of claims 3 to 6, characterized characterized in that only one wave generator (5) with frequency converter is the electrical system feeds continuously, but generally after switching off the main propeller (4) from the main engine (2) through a clutch (24) the rudder propeller (6) and, if necessary, the bow thruster (31) feeds continuously. ii. Schiffs-Propulsionsanlage nach einem der Anspriiche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verstellpropeller als 11auptpropeller das Anfahren und Umsteuern des Ruderpropellers im Sinne eines Kontrapropellers durch einen Frequenzumrichter erfolgt , und daß die Sollsteigung des iauptpropellers als Signal für die Drehrichtungsumkehr des Ruderpropellers dient.ii. Ship propulsion system according to one of Claims 1 to 9, characterized in that characterized in that when a controllable pitch propeller is used as the main propeller, the start-up and reversing the rudder propeller in the sense of a counter propeller by a frequency converter takes place, and that the nominal pitch of the main propeller as a signal for the direction of rotation reversal the rudder propeller is used. 12. Schiffs-Propulsionsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei. Einsatz eines Gleichstrommotors anstelle eines Drehstrommotors das Anfahren und die Drehzahlregelung über gesteuerte Gleichrichter erfolgt.12. Ship propulsion system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that at. Use of a DC motor instead of a three-phase motor for starting up and the speed control takes place via controlled rectifiers. 13. Schiffs-Propulsionsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei linsatæ eines Gleichstrommotors anstelle eines Drehstrommotors das Anfahren und die Drehzahlregelung iiber Dioden mit Spannungsregelung des Synchrongenerators erfolgt.13. Ship propulsion system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that with linsatæ a DC motor instead of a three-phase motor starts up and the speed control via diodes with voltage control of the synchronous generator he follows.
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